進(jìn)程與線程
在了解多線程之前，需要弄清進(jìn)程和線程的概念和他們之間的區(qū)別。
進(jìn)程：
系統(tǒng)中正在運(yùn)行的一個程序，進(jìn)程之間是相互獨(dú)立的，每個進(jìn)程都有屬于自己的內(nèi)存空間。比如手機(jī)中的微信應(yīng)用和印象筆記應(yīng)用，他們都是iOS系統(tǒng)中獨(dú)立的進(jìn)程，有著自己的內(nèi)存空間。
線程：
進(jìn)程內(nèi)部執(zhí)行任務(wù)所需要的執(zhí)行路徑。進(jìn)程若想執(zhí)行任務(wù)，則必須得在線程下執(zhí)行。也就是說進(jìn)程至少有一個線程才能執(zhí)行任務(wù)。但是，我們使用軟件的時候，很少有只讓它做一件事的時候：
舉個印象筆記的?? ： 當(dāng)你正在編輯一則筆記的時候點(diǎn)擊了同步按鈕，那么編輯任務(wù)（線程）和同步任務(wù)（線程）一定是不能按照順序執(zhí)行的。因為同步任務(wù)的完成時間是不可控的，如果在同步的過程中無法進(jìn)行別的任務(wù)（線程）那就太糟糕了！
因此，我們需要讓一些任務(wù)可以同時進(jìn)行。既然任務(wù)是在線程上執(zhí)行的，那么多任務(wù)的執(zhí)行就意味著需要多線程的開啟和使用。
來一張圖直觀地展示一下內(nèi)存，進(jìn)程和線程的關(guān)系：
多線程概述
多線程的實現(xiàn)原理：雖然在同一時刻，CPU只能處理1條線程，但是CPU可以快速地在多條線程之間調(diào)度（切換），造成了多線程并發(fā)執(zhí)行的假象。
能適當(dāng)提高程序的執(zhí)行效率。
能適當(dāng)提高資源利用率（CPU、內(nèi)存利用率）。
創(chuàng)建線程是需要成本的：iOS下主要成本包括：在?？臻g的子線程512KB、主線程1MB，創(chuàng)建線程大約需要90毫秒的創(chuàng)建時間。
線程越多，CPU在調(diào)度線程上的開銷就越大。
線程越多，程序設(shè)計就越復(fù)雜：因為要考慮到線程之間的通信，多線程的數(shù)據(jù)共享。
多線程在iOS中應(yīng)用
1. iOS的主線程
一個iOS程序運(yùn)行后，默認(rèn)會開啟1條線程，稱為“主線程”或“UI線程”
1>顯示\刷新UI界面;
2>處理UI事件（比如點(diǎn)擊事件、滾動事件、拖拽事件等）
主線程的使用注意事項:
不能把比較耗時的操作放到主線程中，嚴(yán)重影響UI的流暢度，給用戶一種程序“卡頓”的體驗。因此，要將耗時的操作放在子線程中異步執(zhí)行。這樣一來，及時開始執(zhí)行了耗時的操作，也不會影響主線程中UI交互的體驗。
2. iOS子線程
子線程是異步執(zhí)行的，不影響主線程。在iOS開發(fā)中，我們需要將耗時的任務(wù)（網(wǎng)絡(luò)請求，復(fù)雜的運(yùn)算）放在子線程進(jìn)行，不讓其影響UI的交互體驗。
3.多線程安全
當(dāng)多個線程訪問同一塊資源時，很容易引發(fā)數(shù)據(jù)錯亂和數(shù)據(jù)安全問題。就好比好幾個人在同時修改同一個表格，造成數(shù)據(jù)的錯亂。
我們需要給數(shù)據(jù)添加互斥鎖。也就是說，當(dāng)某線程訪問一個數(shù)據(jù)之前就要給數(shù)據(jù)加鎖，讓其不被其他的線程所修改。就好比一個人修改表格的時候給表格設(shè)置了密碼，那么其他人就無法訪問文件了。當(dāng)他修改文件之后，再講密碼撤銷，第二個人就可以訪問該文件了。
注意：這里的線程都為子線程，如果給數(shù)據(jù)加了鎖，就等于將這些異步的子線程變成同步的了，這也叫做線程同步技術(shù)。
@synchronized(鎖對象) {// 需要鎖定的代碼? };
優(yōu)點(diǎn)：能有效防止因多線程搶奪資源造成的數(shù)據(jù)安全問題
缺點(diǎn)：需要消耗大量的CPU資源
互斥鎖的使用前提：多條線程搶奪同一塊資源的時候使用。
OC在定義屬性時有nonatomic和atomic兩種選擇
atomic：原子屬性，為setter方法加鎖（默認(rèn)就是atomic）
nonatomic：非原子屬性，不會為setter方法加鎖
atomic：線程安全，需要消耗大量的資源
nonatomic：非線程安全，適合內(nèi)存小的移動設(shè)備
建議：?所有屬性都聲明為nonatomic，盡量避免多線程搶奪同一塊資源，將加鎖、資源搶奪的業(yè)務(wù)邏輯交給服務(wù)器端處理，減小移動客戶端的壓力。
多線程在iOS 中應(yīng)用-GCD
GCD，全稱為 Grand Central Dispatch ，是iOS用來管理線程的技術(shù)。 純C語言，提供了非常多強(qiáng)大的函數(shù)。
GCD會自動利用更多的CPU內(nèi)核（比如雙核、四核）。
GCD會自動管理線程的生命周期（創(chuàng)建線程、調(diào)度任務(wù)、銷毀線程）。
程序員只需要告訴GCD想要執(zhí)行什么任務(wù)，不需要編寫任何線程管理代碼。
為了要提高軟件性能，應(yīng)該異步執(zhí)行耗時任務(wù)(加載圖片)，以防止影響主線程任務(wù)的執(zhí)行(UI相應(yīng))。舉個?? ：
從網(wǎng)絡(luò)加載一張圖片，如果將此任務(wù)放到主線程，那么在下載完成的時間里，軟件是無法相應(yīng)用戶的任何操作的。特別地，如果當(dāng)前是在可以滾動的頁面，就會造成無法滾動這種體驗非常糟的情況。
所以：應(yīng)該將網(wǎng)絡(luò)加載放在異步執(zhí)行，執(zhí)行成功后，再回到主線程顯示加載后的圖片(詳細(xì)做法馬上就會講到)。
由開發(fā)者定制將要執(zhí)行的任務(wù)。
將任務(wù)添加到隊列中，GCD會自動將隊列中的任務(wù)取出，放到對應(yīng)的線程中執(zhí)行。
注意：任務(wù)的取出遵循隊列的FIFO原則：先進(jìn)先出，后進(jìn)后出。
隊列是用來存放任務(wù)的，由GCD將這些任務(wù)從隊列中取出并放到相應(yīng)的線程中執(zhí)行。
1>.并發(fā)隊列（Concurrent Dispatch Queue）
可以讓多個任務(wù)并發(fā)（同時）執(zhí)行（自動開啟多個線程同時執(zhí)行任務(wù)），并發(fā)功能只有在異步（dispatch_async）函數(shù)下才有效
2>. 串行隊列（Serial Dispatch Queue）
讓任務(wù)一個接著一個地執(zhí)行（一個任務(wù)執(zhí)行完畢后，再執(zhí)行下一個任務(wù)）。
那么隊列和線程又有什么區(qū)別？
簡單來說，隊列就是用來存放任務(wù)的“暫存區(qū)”，而線程是執(zhí)行任務(wù)的路徑，GCD將這些存在于隊列的任務(wù)取出來放到相應(yīng)的線程上去執(zhí)行，而隊列的性質(zhì)決定了在其中的任務(wù)在哪種線程上執(zhí)行。
下面由一張圖來直觀地展示任務(wù)，隊列和線程的關(guān)系：
在這里，我們可以看到，放入串行隊列的任務(wù)會一個一個地執(zhí)行。而放入并行隊列的任務(wù)，會在多個線程并發(fā)地執(zhí)行。
GCD中獲得串行有2種途徑：
1>.使用dispatch_queue_create函數(shù)創(chuàng)建串行隊列
// 創(chuàng)建串行隊列（隊列類型傳遞NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL）
dispatch_queue_tqueue = dispatch_queue_create("serial_queue",NULL);
2>.使用主隊列（跟主線程相關(guān)聯(lián)的隊列）
主隊列是GCD自帶的一種特殊的串行隊列：放在主隊列中的任務(wù)，都會放到主線程中執(zhí)行。
可以使用dispatch_get_main_queue()獲得系統(tǒng)提供的主隊列：
dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_main_queue();
1>.使用dispatch_queue_create函數(shù)創(chuàng)建并發(fā)隊列。
dispatch_queue_tqueue = dispatch_queue_create("concurrent.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
2>.使用dispatch_get_global_queue獲得全局并發(fā)隊列。
GCD默認(rèn)已經(jīng)提供了全局的并發(fā)隊列，供整個應(yīng)用使用，可以無需手動創(chuàng)建。
dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);
需求點(diǎn):我們有時需要在子線程處理一個耗時比較長的任務(wù)，而且此任務(wù)完成后，要在主線程執(zhí)行另一個任務(wù)。
例子：從網(wǎng)絡(luò)加載圖片（在子線程），加載完成就更新UIView（在主線程）。
為了實現(xiàn)這個需求，我們需要首先拿到全局并發(fā)隊列（或自己開啟一個子線程）來執(zhí)行耗時的操作，然后在其完成block中拿到全局串行隊列來執(zhí)行UI刷新的任務(wù)。
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0), ^{
????????????//加載圖片
????????NSData*dataFromURL = [NSDatadataWithContentsOfURL:imageURL];
????????UIImage*imageFromData = [UIImageimageWithData:dataFromURL];
????????dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
????????????//加載完成更新view
????????????UIImageView*imageView = [[UIImageViewalloc] initWithImage:imageFromData];
? ????? });? ? ?
});
以筆者的拙見，除了復(fù)雜的算法，網(wǎng)絡(luò)請求以外，大多數(shù)dataWithContentsOf。。。函數(shù)可能也會比較耗時，所以以后遇到與NSData交互的操作時，盡量將其放在子線程執(zhí)行。
需求點(diǎn)：用于在程序啟動到終止，只執(zhí)行一次的代碼。此代碼被執(zhí)行后，相當(dāng)于自身全部被加上了注釋，不會再執(zhí)行了。
為了實現(xiàn)這個需求，我們需要使用dispatch_once讓代碼在運(yùn)行一次后即刻被“雪藏”。
//使用dispatch_once函數(shù)能保證某段代碼在程序運(yùn)行過程中只被執(zhí)行1次
staticdispatch_once_tonceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
// 只執(zhí)行1次的代碼，這里默認(rèn)是線程安全的：不會有其他線程可以訪問到這里
});
需求點(diǎn)：執(zhí)行多個耗時的異步任務(wù)，但是只能等到這些任務(wù)都執(zhí)行完畢后，才能在主線程執(zhí)行某個任務(wù)。
為了實現(xiàn)這個需求，我們需要讓將這些異步執(zhí)行的操作放在dispatch_group_async函數(shù)中執(zhí)行，最后再調(diào)用dispatch_group_notify來執(zhí)行最后執(zhí)行的任務(wù)。
dispatch_group_t group =? dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0), ^{
// 執(zhí)行1個耗時的異步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0), ^{
// 執(zhí)行1個耗時的異步操作
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// 等前面的異步操作都執(zhí)行完畢后，回到主線程...
});
讓我們看一下示例代碼和運(yùn)行結(jié)果：
示例代碼：
為了使對比明顯，筆者多開了幾條線程，這樣更容易看清問題。
dispatch_group_t group =? dispatch_group_create(); ??
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0), ^{
// 執(zhí)行1個耗時的異步操作
for(NSIntegerindex =0; index <10000; index ++) {
? ? }
NSLog(@"完成了任務(wù)1");
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0), ^{
// 執(zhí)行1個耗時的異步操作
for(NSIntegerindex =0; index <20000; index ++) {
? ? }
NSLog(@"完成了任務(wù)2");
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0), ^{
// 執(zhí)行1個耗時的異步操作
for(NSIntegerindex =0; index <200000; index ++) {
? ? }
NSLog(@"完成了任務(wù)3");
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0), ^{
// 執(zhí)行1個耗時的異步操作
for(NSIntegerindex =0; index <400000; index ++) {
? ? }
NSLog(@"完成了任務(wù)4");
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0), ^{
// 執(zhí)行1個耗時的異步操作
for(NSIntegerindex =0; index <1000000; index ++) {
? ? }
NSLog(@"完成了任務(wù)5");
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// 等前面的異步操作都執(zhí)行完畢后，回到主線程...
NSLog(@"都完成了");
});
運(yùn)行結(jié)果:
從三次運(yùn)行的結(jié)果來看:
異步執(zhí)行的任務(wù)1-5的最終完成時間是與其自身完成任務(wù)所需要的時間并無絕對關(guān)聯(lián)。因為任務(wù)5是最耗時的，它在第一次運(yùn)行結(jié)果里并不是最后才完成的。任務(wù)1是最不耗時的，但是它在第二次運(yùn)行結(jié)果里也不是最先完成的。
異步執(zhí)行的任務(wù)1-5無論完成順序如何，只有當(dāng)他們都完成后才會調(diào)用主線程的打印“都完成了”。
需求點(diǎn)：雖然我們有時要執(zhí)行幾個不同的異步任務(wù)，但是我們還是要將其分成兩組：當(dāng)?shù)谝唤M異步任務(wù)都執(zhí)行完成后才執(zhí)行第二組的異步任務(wù)。這里的組可以包含一個任務(wù)，也可以包含多個任務(wù)。
為了實現(xiàn)這個需求，我們需要使用dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);在兩組任務(wù)之間形成“柵欄”，使其“下方”的異步任務(wù)在其“上方”的異步任務(wù)都完成之前是無法執(zhí)行的。
dispatch_queue_tqueue = dispatch_queue_create("12312312", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"----任務(wù) 1-----");
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"----任務(wù) 2-----");
});? ?
dispatch_barrier_async(queue, ^{
NSLog(@"----barrier-----");
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"----任務(wù) 3-----");
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"----任務(wù) 4-----");
});
